博客园

计算机网络-04-网络层

目录

网络层（IP数据报）

功能

  • 异构网络互联

    • 中继系统

      • 物理层

        • 中继器
        • 集线器

      • 数据链路层

        • 网桥
        • 交换机

      • 网络层

        • 路由层

      • 应用层

        • 网关

  • 路由与转发

  • 拥塞控制

    • 区别

      • 流量控制

        • 抑制发送端的发送数据的速率

      • 拥塞控制

        • 确保通信子网能够传送待传送的数据 全局

    • 方法

      • 开环控制

        • 静态

      • 闭环控制

        • 动态

路由算法

  • 静态

    • 由网络管理员手工配置

  • 动态

    • 通过路由间彼此交换的信息来构造路由表

      • 距离向量

        • 下一跳
        • 距离
        • RIP

      • 链路状态算法

        • 所有邻节接点
        • OSPF

两种服务对比

  • 电信网：面向连接，可靠传输
  • 网络层：简单无连接，尽最大努力交付

两个地址定义

  • 数据报：ip逻辑地址

    • 源地址ip1+目的地址ip2

  • MAC帧封装：硬件地址

    • 源硬件地址HA1+HA2(目标硬件地址或路由器下一跳地址)

IPv4

  • 数据报格式

  • 字段含义

    • 版本

      • 这个4位字段定义了IP协议的版本，目前主流的版本是4。

  • 首部长度

    • 当首部没有选项时，首部长度位20字节；当这个字段值位最大值F时，首部长度最大为60字节。

    • 总长度

      • 这个16位字段定义了数据报总长度，其以字节为单位。故IPv4数据报总长度上限值位65536字节。

  • 标志

    • 一个计数器,每产生一个数据报就+1

    • 标志

      • D M

    • 第一位保留（未用）
      第二位为“不分片（do not fragment）
      第三位位“还有分片（more fragment）”。

      • D为1时，不能对数据进行分片；为0可以进行分片。
        M为1时，标识还有分片；为0表示最后一个分片。

  • 分片偏移

      - 这个13位字段表示的是分片在整个数据报中的相对位置。这是数据在原始数据报中的偏移量，以8字节位单位。

  • 首部校验和

      - 检验IP数据报首部。

  • 生存时间 TTL

    • 这个8位字段用来控制数据报所经过的最大跳数（路由器），每经过一个路由器，这个字段数值都减1，减1后变位0时，路由器就丢弃这个数据报。
    • 协议


  • - 这个8位字段定义了使用IPv4服务的高层协议，如TCP，UDP，ICMP，IGMP，OSPF等的数据都将被封装到IP数据报中。这个字段指明数据报必须交付给哪个最终目的协议。

    • 1表示ICMP，2表示IGMP，6表示TCP，17表示UDP，89表示OSPF

    • 源地址字段

      • 定义了源点的IP地址，这个字段始终保持不变。

  • 目的地址字段

    • 定义了终点的IP地址，这个字段始终保持不变。

  • IPv4地址

    • <网络号><主机号>

IP协议

  • 1985/子网划分

    • <网络号><子网号><主机号>

    • 子网掩码，默认A类255.0.0.0，...C类255.255.255.0

      不管支不支持子网或者超网，现在都需要掩码。是一个定好的规定

    • 增加了灵活性，但减少了能够连接在网络上的主机总数

    • 路由器分组转发：目标网络地址、子网掩码、下一跳地址

  • 1993/超网CIDR

    • <网络前缀><主机号>

    • 路由聚合，构成超网

    • 最长前缀匹配 / 二叉线索查找路由表

      NAT

    • ◆IPv4最多只有40+亿个IP地址
      ◆早期IP地址的不合理规划导致IP号浪费
      ◆网络地址转换NAT(Network Address Translation)
      ◆NAT技术用于多个主机通过一一个公有IP访问互联网的私有网络中
      ◆NAT减缓了IP地址的消耗，但是增加了网络通信的复杂度

  • ip数据报

    • 格式

  • 相关协议：

    • ARP

      • 同一个局域网、高速缓存列表、TTL
      • 根据ip地址获取物理地址的协议

  • RARP -- > DHCP已经包含了（根据物理地址获取ip地址）

    • ICMP
    • 大多数防火墙默认不回应ICMP replyer；局域网自己可以实验
      • 差错报文：终点不可达、源点抑制、超时、参数问题、路由重定向
      • 询问报文：回送请求或回答、时间戳请求或回答 / ping, tracert
      • Ping

    • traceroute
      • Traceroute可以探测IP数据报在网络中走过的路径
    • IGMP
    • 下方ip多播中详细说明

因特网的路由选择协议

  • 自治系统AS

    • 分层、隐私

  • 路由器构成

    • 路由选择处理机

      • 路由选择协议
      • 路由表

    • 交换结构

      • 方法：存储器、总线、互联网络
      • 作用：分组处理
      • 输入端口：物理层->链路层->网络层查表和转发排队
      • 输出端口：网络层缓存分组排队->链路层->物理层

    • 结构框图

  • 内部网关协议IGP

    • RIP

      • Routing Information Protocol

      • 基于距离向量选择

        • 仅和相邻路由交换信息
        • 固定时间间隔交换信息
        • 每次交换全部信息

      • 报文格式：<IP首部>[<UDP首部>[<首部><路由部分>]]

      • 好消息传得快、坏消息传的慢

    • OSPF

      • Open shortest path first

      • 使用分布式的链路状态协议

      • Flooding(传播信息副本)

        • 状态包括：邻接路由+度量
        • 更新后所有路由都获得全网拓扑结构

      • 报文格式：<IP首部><OSPF分组>

      • OSPF之五种报文协议

        • （1）Hello报文协议，用于发现与维持邻居，后期还可用来进行广播以及NBMA网络中DR以及BDR的选取；根据网络结构的不同，Hello协议的工作方式也不同。

        • （2）DD（数据库描述）报文，描述本地LSDB（链路状态数据库）的情况；

        • （3）LSR（链路状态请求）报文，向对端请求本端没有或者对端更新的LSA；

        • （4）LSU（链路状态更新）报文，向对方更新LSA；

        • （5）LSAck（链路状态确认）报文，收到LSU后进行确认。

  • 外部网关协议EGP

    • BGP-4

      • 路径向量路由选择协议

      • BGP发言人

      • 报文类型：打开、更新、保活、通知

ip多播

  • 尽最大努力交付、使用D类地址作为目的地址（2^28个多播组）

  • 局域网上硬件多播

    • IANA：00-00-5E
    • D类ip地址与以太网多播地址的映射(查)

  • 因特网上多播

    • IGMP网际组管理协议
    • 多播路由选择协议

VPN虚拟专用网

  • 专用地址

    • 10.0.0.0-10.255.255.255

      • A类/btw 学校无线用

    • 172.16.0.0-172.31.255.255

      • B类/btw 学校实验室电脑连接用的地址）

    • 192.168.0.0-192.168.255.255

      • C类

  • 隧道技术实现的VPN（加密）

    • 使用公共的因特网作为通信载体
    • 每个场所至少要有一个路由器具有合法的全球IP地址
    • 专用网内部接口地址则是本地地址

  • NAT网络地址转换

    • 有n个全球ip地址，专用网最多同时可以有n台主机投入因特网

你好吖 ੧ᐛ੭

posted @ 2020-08-21 15:44  孙中明  阅读(214)  评论(0)  编辑  收藏  举报